[发明专利]一种基于WiFi多普勒频移的室内目标被动跟踪方法

权利要求书

1.一种基于WiFi多普勒频移的室内目标被动跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)WiFi接收机提取接收信号的信道状态信息(Channel State Information,CSI)幅值|H(f,t)|在时间窗口T内的离散系数c作为检测参数，将相邻时间窗口内的离散系数比R作为目标检测特征，利用假设检验进行无源目标检测；

2)对CSI进行短时傅里叶变换得到时频空间谱，提取功率-时间序列M_e作为无源目标相对于接收机运动方向的标志S∈{1,-1}的判别特征，其中1代表无源目标远离收发链路，信号传播路径增长，-1代表无源目标靠近收发链路，信号传播路径减小；

3)利用对数函数生成的功率-时间序列作为参考序列，将随时间对数增长的功率序列作为无源目标靠近收发链路的参考序列M_-1，将随时间对数减少的功率序列作为目标远离收发链路的参考序列M₊₁。

2.基于权利要求1中所述的一种基于WiFi多普勒频移的室内目标被动跟踪方法，其特征在于：所述步骤1)中无源目标检测，具体包括：

首先，计算在时间窗口T的离散系数其中μ、σ分别是T时间内的CSI幅度均值和均方差。计算均值时所用的数据是CSI有效幅值A，其表示为：

其中，K是子载波数，f_c是中心频率，f_k和|H(f_k,t)|分别表示第k个子载波在t时刻的频率和对应的CSI幅值。利用多子载波CSI幅值自协方差矩阵R_xx＝cov(H_T)的最大特征值作为方差更能体现信号的偏离程度，其标准差可表示为：

其中，cov(·)表示求自相关矩阵，|H_T|表示时间窗口T内的K个子载波的CSI幅值，max(·)表示取最大值，λ表示自协方差矩阵R_xx的特征值集合。

然后，将相邻时间窗口的离散系数比作为检测参数。由于在静默环境下有R～N(1,σ_R)，利用假设检验原理计算出静态环境下R阈值区间为：

1-σ_R×z_α/2<R<1+σ_R×z_α/2 (3)

其中，σ_R表示监测时间内R的方差，z_α/2表示在显著性水平α时的分位点。当R值在阈值区间以外时，则认为有目标在监测区域运动，反之则认为没有目标运动。

3.基于权利要求1中所述的一种基于WiFi多普勒频移的室内目标被动跟踪方法，其特征在于：所述步骤3)中参考序列构建，具体包括：

室内信号传播常采用对数正态模型，可表示为：

P(d)＝P(d₀)-10nlg(d/d₀) (4)

P(d)是在收发设备相隔d时接收到的信号功率值，P(d₀)是在收发设备相隔为d₀(一般取1m)时的信号功率值，n是路径损耗系数。信号接收功率的变化与信号传播路径d成反比。将时间窗口w内的功率-时间序列作为参考序列，其表示为：

P_w＝μ_p-10lg(D) (5)

其中，μ_p是w时间内实测信号的能量均值，D＝[d₁ d₂ ... d_w]是在检测范围内的信号传播路径的变化序列。将路径长度不断增长时的P_w作为远离链路的参考序列M₊₁，将路径长度不断减少时的P_w作为靠近链路的参考序列M_-1。